生物体本身是一个复杂系统，常常借助于光、电、磁学等手段对生物组织的特性进行研究。由于不同的组织具有不同的电阻抗特性，同一组织在不同的状态和频率下其电阻抗特性差别较大，因此，电阻抗测量法是研究生物组织电特性的一种重要研究方法。而电阻抗成像是通过在模型表面施加一定的安全电流或电压信号，测量边界电压或电流信号，根据需要利用动态或静态的电阻抗成像算法，实现模型内部电导率分布的测量，是一种无损伤、能够进行医学图像实时监护的新型功能成像技术。由于测量信息量、硬件测量系统的性能以及重建算法的限制，传统的电阻抗成像的图像分辨率难以得到改善，目前它只能作为一种辅助手段应用于疾病的早期筛查和医学图像的实时监护。而开放式电阻抗成像能够改善封闭式电阻抗成像电极定位困难和模型难以匹配的缺陷，但是由于测量信息量的限制，开放式电阻抗成像技术还无法满足临床医学对图像质量的要求。在开放式电阻抗成像的基础上提出了利用扫描电极测量电压的方法，一方面，降低了固定的贴放电极对电阻抗成像质量的影响；另一方面，利用扫描电极的方式能够在有限的生物体边界上获得更多的测量信息量。结合以上两方面的优势，开放式电阻抗成像质量和图像的探测深度得到了提高。同时，为进一步改善开放式电阻抗成像质量，在扫描电极的基础上对硬件测量系统以及电流激励模式和电压测量模式进行了优化设计，并提出了几种改善开放式电阻抗成像质量的成像算法，推动了电阻抗成像技术的发展，并为开放式电阻抗成像技术应用于临床奠定了基础。１．为实现体表浅层电阻抗分布的监测，研究了成像模型适应性较强以及电极定位简便的开放式电阻抗成像方式。为了在有限的测量边界上获得更多的测量信息量以及降低固定电极接触面积对电阻抗成像质量的影响，采用电机驱动单一电极扫描的方式测量边界电压。为了提高测量的精度和便携性，采用接触面积较小的金属电极作为电流激励电极放置在测量边界的两端。2．针对提出的基于扫描电极的开放式电阻抗成像，主要设计了一套测量简便，性能较高的硬件测量系统。为了提高硬件测量系统的性能，提出了差动输出的恒流源电路，其性能优于传统的Howland电流源电路，显著提高了测量系统的共模抑制比和近乎于消除了共模干扰，提高了电流源电路的输出阻抗，扩大了负载的驱动能力，进而改善了整个硬件测量系统信噪比。同时，针对实际电路中存在的分布电感、分布电容、寄生电感和寄生电容的影响，提出补偿方法，增加了电路特别是在高频情况下的稳定性。3．针对基于扫描电极的开放式电阻抗成像，为了简化测量和计算的复杂性对电流激励模式和电压测量模式进行了优化设计。首先，提出了具有较高探测深度的交叉电流激励模式。其次，针对二维和三维开放式电阻抗成像，对电流激励电极个数、电流激励次数以及电压测量点个数进行了优化研究，在保证电阻抗成像质量的前提下，简化了测量的复杂性，增加了开放式电阻抗成像系统的实时性。4．为进一步提高开放式电阻抗成像质量，提出了若干开放式电阻抗成像算法。首先，针对不同深度的重建目标，提出了带有加权参数的Tikhonov正则化算法，在一定程度上提高了开放式电阻抗成像质量。其次，为了增加算法的稳定性，改善重建图像的对比度和锐度，提出了基于Tikhonov正则化和变差正则化算法的混合变差正则化算法，通过仿真计算和实际的盐水槽仿体实验证明了混合变差正则化算法能够在很大程度上改善电阻抗成像质量。最后，由于在实际测量中，模型误差，测量误差，计算误差和电极误差的存在，开放式电阻抗成像质量受到很大的影响，特别是图像的空间分辨率无法达到所要求的深度。因此，为了提高开放式电阻抗成像的空间分辨率，提出基于混合变差正则化算法的自适应优化算法，在重建结果的基础上优化重建计算，经过仿真计算和实际实验证明了自适应优化算法具有较高的鲁棒性和成像分辨率。